Desarrollan un nuevo método para medir la fertilidad del suelo

Los edafólogos de la RUDN (Rusia) revelaron una correlación directa entre la cantidad de dióxido de carbono emitido por el suelo y el contenido de microorganismos en él.

Se sabe que la emisión de CO2 del suelo se debe principalmente a la respiración de los microorganismos del suelo y las raíces de las plantas. Cuanto más emite CO2 el suelo, más microorganismos contiene. Se demostró que la emisión de CO2 por chernozem de diferentes ecosistemas (o diferentes tipos de uso de la tierra) se correlaciona con el contenido de biomasa microbiana, y más estrechamente con la tasa de su respiración microbiana. El suelo con buenas propiedades microbianas tiene la «mejor calidad», más fértil, proporciona el mayor rendimiento de cultivos y otra biomasa vegetal. Este artículo fue publicado en Eurasian Soil Sience.

Los estudios relacionados con la medición simultánea de las emisiones de CO2 de los suelos de diferentes usos del suelo y sus propiedades microbianas no se llevan a cabo con tanta frecuencia, y los resultados de dichos estudios son en gran medida contradictorios. Por lo tanto, para estudiar la posible relación entre estos indicadores, los edafólogos de la Universidad RUDN junto con colegas del Instituto de Física y Tecnología Química de la Academia de Ciencias de Rusia (Pushchino) analizaron los suelos de chernozem de la estepa virgen, el bosque de hojas anchas, el vapor puro y las ciudades ubicadas en la zona de estepa forestal de la Rusia occidental (región de Kursk).

La transformación de los ecosistemas naturales en cultivables y urbanos conduce a un deterioro en el funcionamiento de la comunidad microbiana del suelo y se expresa en una disminución de su biomasa y su actividad respiratoria. Teniendo en cuenta que al menos la mitad del flujo de CO2 desde la superficie del suelo a la atmósfera está garantizado por la respiración de los microorganismos del suelo (formación de CO2), y la transformación de los ecosistemas terrestres suele ir acompañada de un deterioro en el funcionamiento de la comunidad microbiana del suelo (disminución de la biomasa, inhibición de la actividad respiratoria) y una disminución en la cantidad de disponible carbono orgánico del suelo, los edafñologos plantean una hipótesis científica de que entre la emisión de CO2 del suelo y sus propiedades microbianas debería existir una cierta relación.

Desarrollan un nuevo método para medir la fertilidad del suelo

(Foto: RUDN)

«Considerando que la emisión de СО2 del suelo está regulada por las condiciones hidrotermales (temperatura, humedad) y su humedad es importante para los suelos de la zona de estepa, la evaluación de la respiración microbiana de estos suelos durante la temporada de crecimiento revelará su relación con el flujo de emisión de este gas», – dice la coautora del artículo Kristina Ivashchenko de la RUDN.

Todos los meses, de mayo a octubre, los edafólogos de la RUDN midieron in vivo la emisión de CO2 del chernozem de estepas vírgenes, el bosque (bosque de robles), el vapor puro y el prado (ubicados en la ciudad). La emisión de CO2 de la superficie del suelo se determinó mediante el método de cámara cerrada utilizando un analizador de gas infrarrojo. Inmediatamente después de medir la actividad de emisión del suelo, sus muestras se tomaron de la capa superior de 10 cm, que luego se entregaron al laboratorio para medir los parámetros microbiológicos. El contenido de carbono de la biomasa microbiana (C-BM) se analizó utilizando el método de respiración inducida por sustrato, que se basa en la respuesta respiratoria de los microorganismos del suelo a la introducción de uno de los principales metabolitos de descomposición de la hojarasca: glucosa. La respiración microbiana (Rs) de los microorganismos del suelo se determinó en muestras de suelo sin raíces de plantas, que se eliminaron por tamizado.

La emisión de CO2 de la superficie de los suelos (la vegetación sobre el suelo fue previamente cortada) en diferentes ecosistemas osciló entre 2,0 y 35,8 g de CO2 m-2  por día durante 6 meses de observación. Fue la más alta en la estepa (23,8 g CO2 m-2 por día), más baja fue en el bosque y en la ciudad (15,0 y 15,3 g CO2  m-2 por día respectivamente) y la más baja fue en muestras de suelo tomadas de vapor puro (3,7 g CO2 m-2 por día). Por lo tanto, la emisión de CO2 del suelo desde la superficie en los ecosistemas esteparios, forestales y urbanos fue en promedio de 4 a 6 veces mayor que la del vapor puro, en el que se eliminaba la vegetación mediante el arado periódico.

El contenido de C-BM en la capa superior del suelo de 10 cm en los ecosistemas estudiados varió de 251 (vapor puro) a 1713 μg  (bosque).  Resultó que el C-BM del suelo de cada ecosistema no difirió significativamente durante la temporada de crecimiento. Además, el C-BM en ecosistemas vírgenes (bosque, estepa) fue en promedio 3-5 veces mayor que en los ecosistemas perturbados (área urbana, vapor puro).

La respiración del suelo (Rs) de bosques, estepas, vapor y áreas urbanas varió de 0,28 (vapor) a 1,81 μg CO2  (bosque). La Rs de vapor puro y en suelos urbanos durante el período de estudio no cambió; en el bosque fue el más alto en octubre, y en la estepa en julio y agosto. La Rs en ecosistemas no alterados (bosque, estepa) fue de 2 a 4 veces mayor que en los ecosistemas alterados (cidudad, vapor puro).

El estudio demostró que la emisión de СО2 desde la superficie del suelo en los ecosistemas estudiados tiene una correlación positiva con el contenido de carbono en la biomasa microbiana y la respiración del suelo de los 10 cm de la capa superior durante la temporada de vegetación, r = 0,56 y 0,74, respectivamente. Un análisis de regresión de los datos experimentales mostró que la emisión de CO2 de la superficie de chernozem de diferentes usos del suelo durante la temporada de vegetación estaba determinada por el contenido de C-BM en un 52% y el valor de Rs en un 78%. Es decir, la actividad de emisión de chernozem de diferentes usos del suelo está asociada con el enriquecimiento del suelo por microorganismos y, en mayor medida, su actividad respiratoria, que, a su vez, también dependía de las condiciones climáticas (temperatura, humedad).

Por lo tanto, para la subárea de bosque y estepa de la Rusia occidental entre las emisiones de CO2 de los suelos de diferentes tipos de uso de la tierra y sus propiedades microbianas, se reveló una estrecha relación de correlación y regresión, que puede ser muy útil para predecir este proceso en un territorio determinado con diferentes ecosistemas. Los resultados experimentales obtenidos pueden usarse para una agricultura más racional.

Los estudios realizados por los edafólogos de la RUDN han demostrado que las emisiones de CO2 de los suelos de diferentes ecosistemas se pueden calcular sobre la base de datos experimentales: respiración microbiana para la capa de suelo de 10 centímetros más biogénica. Dichos resultados serán útiles para evaluar las emisiones de CO2 del suelo para una gama más amplia de ecosistemas (tipos de uso de la tierra) de la subárea de plantas de estepa forestal. Es decir, el muestreo del suelo durante la temporada de crecimiento con la medición posterior de su respiración microbiana en condiciones de laboratorio puede servir como base para calcular la actividad de emisión del suelo en un área en particular.

Fuente: RUDN

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